5/21/2015. Transistörler

Transkript

1 Transistörler İki polarmalı yüzey temaslı transistörler, teknik ifadelerde BJT ( Bipolar Junction Transistör) olarak adlandırılmaktadır. Transistör birçok elektronik devrede uygulama bulan işaret yükseltme işlemi veya anahtar olarak görev yapmaktadır. Bu kısımda ve ilerleyen kısımlarda bu konuları ayrıntılı olarak işleyeceğiz. 1

2 Transistörler de diyotlar gibi P ve N tipi yarı iletkenlerin birleşmesinden oluşmaktadır. Bir transistör, NPN ya da PNP şeklinde bir araya getirilmiş üç yarı iletkenin birleşmesidir. Transistör üç terminali olan bir elektronik devre elemanıdır. Emiter (Yayıcı), Kollektör (Toplayıcı) ve Baz(Taban,kontrol,giriş). Bu terminaller ayni zamanda sırası ile E, C ve B harfleri ile ifade edilmektedir. 2

3 Transistörlerin doğru olarak çalıştırılabilmeleri için her iki PN birleşme yüzeyi, dışarıdan uygulanacak DC gerilim kaynakları tarafından polarlanması gerekmektedir. 3

4 Sonuç: NPN bir transistörün Çalışması için; V BE > 0V, V CB >0 V ve akımlar arası ilişki I E = I B I C Sonuç: PNP bir transistörün Çalışması için; V EB > 0V, V BC >0 V ve akımlar arası ilişki V BC I E = I B I C 4

5 I C V CC Transistör akım kazancı DC I I C B 5

6 I C V CC V BE = 0.7 V (Bir transistörün B-E terminali her zaman için diyot özelliği gösterir) V BB =V RB V BE =(I B xr C ) 0.7V (Giriş KGY) V CC =V RC V CE =(I C xr C )V CE (Çıkış KGY) V CB =V CE -V BE 6

7 Örnek 3.1 I B, I C, V, V, V CE, V CB, V E, V B ve V C değerlerini bulunuz. Devrede verilem transistörün RB RC DC akım kazancı DC= 90 dır. DC polarma gerilimi uygulanmış bir transistörde çeşitli akım ve gerilim ilişkilerini gösteren eğrilere, transistör karakteristik eğrileri denir. 1.Çıkış Karakteristiği 7

8 2. Akım Geçiş Karakteristik Eğrisi Aktif Doyum 8

9 3. Giriş Karakteristik Eğrisi 4 Gerilim Geçiş Karakteristik Eğrisi 9

10 Transistörde Kesim, Doyum ve Yük Doğrusu Transistörde kesim Transistörde doyum V I C(sat ) = R CC C 10

11 DC yük doğrusu Örnek 3.2 Şekil 3.19 da gösterilen devrenin çalışma noktasını yük doğrusu üzerinde gösteriniz. DC =

12 Transistör Katalok Bilgileri 1.Maksimum güç harcama 2.Maksimum gerilim sınırları 3.Maksimum akım sınırları Maksimum güç harcama Bir transistörün maksimum güç harcaması PD(maks ) olarak ifade edilirse, bu ifade olarak ifade edilir. D(maks ) = C P I V...(3.13) CE 12

13 Transistörün katalok bilgilerinde verilen maksimum güç harcaması 25 o C için verilmektedir. Sıcaklık artarsa transistörün PD(maks ) değeri azalmaktadır. Pratik olarak yapılan değerlendirmelerde her 1 o C `lik artış için PD(maks ) değeri birkaç mw azaltılmaktadır. Her bir o C `lik artış için PD(maks ) değerinde yapılacak azaltma miktarına azaltma faktörü (Derating Factor) denmektedir. Örneğin maksimum güç harcaması 1W olan bir transistörün katalog bilgisinde azaltma faktörü 10mW/ o C olarak verilmektedir. Anlam olarak, çevre sıcaklığı 25 o C den bir derece fazla olursa, transistörün maksimum harcama gücü (1000mW -10 mw) = 990 mw olacaktır. 13

14 Maksimum gerilim sınırları: V CEO: Trabsistörün B terminali açık devre iken, C-E terminali arasına uygulanabilecek olan en yüksek gerilim değerini belirtir. V CBO: Trabsistörün E terminali açık devre iken, C-B terminali arasına uygulanabilecek olan en yüksek ters gerilim değerini belirtir. V EBO: Trabsistörün C terminali açık devre iken, E-B terminali arasına uygulanabilecek olan en yüksek ters gerilim değerini belirtir. Maksimum akım sınırları Transistör kataloglarında genellikle transistörün taşıyabileceği maksimum kollektör akımı IC(maks ) verilmektedir.dolayısıyla, devre tasarımlarında transistörün kollektör akımı belirlenirken maksimum güç harcama değeri PD(maks ) aşılmayacak şekilde, kollektör akımı belirlenmelidir. 14

15 1k V CC 22k 5V Şekil V 0. 7V I B = = 195 A 22k I C = DC I B = (100 x 195 A) I C = 19.5 ma V CC(maks) = V CE(maks) (I C x R C ) V CC(maks) = 25V (19.5 ma x 1k ) = 44.5 V P D = V CE(maks) I C = (25V) (19.5mA) = mw 15

16 önemli bir husus, devreden akan baz akımı I B = 0A olduğu zaman, transistör kesim bölgesinde olacağından, V CC(maks) > VCEOolacaktır. Sonuç olarak, transistör V CC(maks) değerinde çalıştırılırsa, hiçbir zaman I B = 0A olmamalıdır. Aksi halde transistörün C-E terminali zarar göreceğinden transistör bozulacaktır. Transistörün Anahtar Olarak Kullanılması 16

17 Vcc Vc Vcc Vcc 0V R2 = S Vcc R2 = S R1 R R1 R LED LED LED LED 17

18 Örnek 3.6 Şekil 3.28 de verilen devrenin doyumda çalışabilmesi için; (a) baz akımının değeri en az kaç A olmalıdır? (b) giriş gerilim değeri V in = 5V olarak devreye uygulanırsa, baz direncinin en büyük değeri kaç k olmalıdır? ( DC= 120) Vcc 12V Rc 1k Vin R B 18

19 Çözüm 3.6 (a) Şekil 3.28 de anahtar olarak kullanılan transistörün doyum anında kollektöründen taşıyacağı doyum akımı, doyum anında V CE = 0V olarak kabul edilirse I C(sat) = V CC V = RC 1k 12 = 12 ma Transistörü doyuma taşıyacak en az baz akım değeri I I B(sat) = C(sat) 12mA = = 100 A DC 120 olarak bulununur. (b) Transistörün doyum anında akması gereken en az baz akımı ve giriş gerilimini bildiğimiz için, giriş gerilim ifadesinden faydalanarak transistörün en büyük baz direnç değerini aşağıdaki gibi bulabiliriz. 5V = (R B x100 A) 0.7 V 5V 0. 7V R B = = 43 k 100 A 19

20 Örnek 3.8 Şekil 3.32 de verilen devrede herbir LED diyodunun ışıması için gerekli olan LED akımı, ILED = 30 ma ve LED diyot gerilimi, VLED = 1.5 V dur. Devrede kullanılan transistörün maksimum akım değeri IC(maks) =200 ma ß DC = 200 dür. Buna göre (a) Devreye paralel olarak en çok kaç adet LED bağlanabilir? (b) R C direnç değerini bulunuz. (c) Devreye uygulanacak kare dalga giriş işaretinin tepe değeri en az kaç volt olmalıdır? Çözüm 3.18 (a) 12V Devrede kullanılan LED ler paralel olarak bağlanmışlardır. Transistörün maksimum akımı 200 ma ve her bir LED akımının 30 ma olmasından dolayı, paralel olarak devreye en çok 6adet LED bağlanabilmektedir. Devreye daha çok LED bağlanabilmesi için transistörün daha yüksek akım değerli bir transistörle değiştirilmesi gereklidir. LED1 Rc LED2 LED3 Vin 3.3k NPN Şekil 3.32 R C = 12V 1. 5V 90mA = 116 I I C(sat) B(sat) = = 90mA = 0.45 ma dir. DC 200 Vin = (3.3k x 0.45mA) 0.7 V = V Vcc L D 240Vrms Bir kontaktörün transistörle Vin R NPN sürülmesi 20

21 Örnek 3.19 Şekil 3.34 deki devrede 12V \ 220 değerinde elektromekanik röle kullanılmıştır. Devrenin kesim ve doyumda düzenli olarak çalışabilmesi için devre girişine uygulanacak olan kare dalga işaretinin en az (minimum) değerlerini bulunuz. Devrede kullanılan transistörün maksimum akım değeri IC(maks) =200 ma ve = 200 dür. Vcc L D 240Vrms Vin 10k NPN Şekil 3.34 I V C(sat) CC 12V = = = 60 ma rc 200 I C(sat) I 60mA B(sat) = = = 0.3 ma dir. DC 200 Vin = (10k x 0.3mA) 0.7 V = 3.7 V 21

22 D1 Yuk 240Vrms D2 R1 C1 LED1 Red R2 R3 Z1 R4 Q1 R5 R6 LED2 Green Z2 D3 Q2 240Vrms 2x12Vrms 3.8 Transistör Kılıfları Şekil 3.36 Plastik ve metal kılıflarda bulunan bazı genel amaçlı transistörler 22

23 Şekil 3.37 Çeşitli kılıflardaki güç transistörleri Şekil 3.38 Çeşitli kılıflardaki yüksek frekans transistörleri 23

24 3.9 Transistörlü Devrelerde Arıza Bulma 0.7V DC V 1k 8.85V DC V 100k 10V 3V 100k 0V DC V 1k 10V DC V 10V Bulgu: Transistör kesimde ve baz terminalinde hiçbir şekilde gerilim yok. Arıza: Transistörün 100k değerindeki baz direnci açık devre 3V Şekil 3.40 Açık devre baz direnci arızası Şekil 3.41 Açık devre kollektör direnci arızası 0.7V DC V 1k 0V DC V Bulgu: Transistörün B-E terminali çalışıyor, fakat C-E terminalinde hiçbir şekilde gerilim yok. 3V 100k 10V Arıza: Transistörün 1k değerindeki kollektör direnci açık devre 3V DC V 1k 10V DC V 100k 10V 3V Şekil 3.42 Baz terminali açık devre gibi görünen devre. 24

25 100k 0.7V DC V 1k 10V DC V 10V Bulgu: Transistörün B-E terminali çalışıyor, fakat transistör kesimde. Arıza: Transistörün yapısal olarak içerisinden kollektör terminali kopuk. 3V Şekil 3.43 Transistörün yapısal kollektör arızası 25